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DAB/DAB+: Capacity Unity, Protection Level, Bitrate

Startbeitrag von Alqaszar am 26.10.2010 20:18

Für DAB bzw. DAB+ stehen bekanntlich je Ensemble maximal 864 Capacity Units (CU) zur Verfügung. Diese können dann auf die jeweiligen Dienste innerhalb des Ensemblaes aufgteilt werde. Wie viel Capacity Units dabei von eine rbestimmten Bitrate benötigt werden, hängt dabei vom Protection Level (PL) ab.

Bisher habe ich mir aus verschiedenen Quellen im Netz folgende Übersicht zusammengestellt:


Bitrate PL1 PL2 PL3 PL4 PL5
Kbps CU CU CU CU CU

32 35 29 24 21 16
48 52 42 35 29 24
56 - 52 42 35 29
64 70 58 48 42 32
80 84 70 58 52 40
96 104 84 70 58 48
112 - 104 84 70 58
128 140 116 96 84 64
160 168 140 116 104 80
192 208 168 140 116 96
224 232 208 168 140 116
256 280 232 192 168 128
320 - 280 - 208 160
384 416 - 280 - 192

Wie man sieht, sind die Bitraten typisch für die bisher im DAB-Modus verwendeten. Die bei DAB+ häufig auftretenden Bitraten 40 kbit/s und 72 kbit/s konnte ich bisher keine entsprechenden Werte auftreiben. Kann jemand bitte die oben angebene Tabelle vervollständigen?

Antworten:

Bei DAB+ wird die Sache komplizierter weil DAB+ EEP (equal error protection) und RS (Reed Solomon) Fehlerschutz verwendet, DAB verwendet hingegen UEP (unequal error protection).

Grundsätzlich sind PL1 und PL5 bei DAB für den praktischen Einsatz uninteressant. PL1 wäre nur für die Übertragung über Satellit interessant und PL5 nur für Lokalfunk in Nahbereich.

von Winnie2 - am 26.10.2010 20:32
Soweit vielen Dank für die Info. Wobei allerdings EEP und Reed-Solomon doch im wesentlich dynamisch sind, wenn ich das richtig verstanden habe, so dass man bei der Belegung der Ensembles von einer (konstanten) Bruttorate ausgehen kann, deren Bruchteil dann tatsächlich für den AAC+-Stream zur Verfügung steht? Oder befinde ich mich da auf einem völlig falschen Gleis?

PL5 dürfte in der Tat ein schönes Blubberkonzert werden -- habe ich auch nur der Vollständigkeit halber angegeben.

von Alqaszar - am 26.10.2010 21:00
EEP und RS dynamisch? Nicht das mir bekannt wäre. Lediglich der AAC+ Datenstrom variert leicht, aber die gesamte Datenrate pro CU ist konstant, denn es gibt noch Metadaten und Füllbits um auf eine konstante Datenrate zu kommen.
Wenn einem Anbieter z.B. 64 CU zugeteilt wird, dann ist das als oberes Limit für den Anbieter zu verstehen.

von Winnie2 - am 26.10.2010 21:16
Irgendwie verstehe ich den Sinn der Capacity Units nicht wirklich.

Denn der Protection Level und die daraus resultierende Gesamtkapazität des Ensembles kann ja nur vom Ensemblebetreiber festlegen, nicht aber die einzelnen Programmanbieter. Ob man jetzt einem Programmanbieter 116 CUs in einem PL3 Ensemble verkauft oder direkt 160 KBit/s macht ja keinen Unterschied.

von Martyn136 - am 26.10.2010 23:07
Sinn machen die CUs im Prinzip nur bei UEP, weil unterschiedliche Datentypen je nach Fehleranfälligkeit unterschiedlich stark geschützt sind. Da MP2 Audio allerdings - im Gegensatz zu AAC - immer eine konstante Bitrate hat dürfte das keine Rolle spielen.

Der Fehlerschutz nach RS wird direkt in die CUs mit rein gerechnet da auch Programme im bisherigen DAB Modus (MP2 mit UEP, ohne RS) im gleichen Ensemble übertragen werden können.
Grundsätzlich muss man nochmal 1/12 für RS bei der Datenrate bei DAB+ abziehen, ansonsten bleibt alles wie bisher.
Beispiel:
Bei PL3 (EEP) und 96 CU ergeben sich 128 kbit/s pro Programmstream, wovon im Fall von DAB+ noch 1/12 für RS weggeht, womit dann ca. 117 kbit/s netto für Audio und Metadaten zur Verfügung stehen.

von Winnie2 - am 26.10.2010 23:38
Ich hatte mich auch schon gefragt wie die das mit der schwankenden Datenrate bei AAC lösen wollen. Da muss ja dann mit Nullbits gearbeitet werden. Aber ich denke mit einem intelligenten Muxer dürfte sich die Anzahl der Nullbits auf ein absolutes Minimum reduzieren lassen. Der Muxer kann die Datenrate der Metadaten ja bis zu einem gewissen Grad als Puffer benutzen.

von Spacelab - am 27.10.2010 07:06
Zitat
Martyn136
Denn der Protection Level und die daraus resultierende Gesamtkapazität des Ensembles kann ja nur vom Ensemblebetreiber festlegen, nicht aber die einzelnen Programmanbieter.


Nein, das Protection-Level kann für jeden Subchannel unabhängig von den anderen festgelegt werden. Das ist hier anders als bei DVB-T.

Die DAB+-Radios melden die AAC-Datenrate, also die Nutzdatenrate nach Abzug der Daten für die RS-Fehlerkorrektur. Die Geräte mit einem Chipsatz von Radioscape melden hingegen die Bruttodatenrate des Sub-Channel.

von Ingo-GL - am 27.10.2010 07:26
Zitat
Ingo-GL
das Protection-Level kann für jeden Subchannel unabhängig von den anderen festgelegt werden. Das ist hier anders als bei DVB-T.

Technisch gesehen ja, ich denke allerdings dass Mediabroadcast das als Sendernetzbetreiber nicht machen wird, und alle Programme mit dem gleichen PL senden wird.

von Winnie2 - am 27.10.2010 10:31
Das glaube ich nicht. Der Kunde kann darüber entscheiden, welches Protection-Level genutzt wird. Und es ist schon gängige Praxis. Im NRW-Ensemble hat das Domradio aktuell das (schwächere) Protection-Level 4. Alle anderen haben im Moment Level 3. Früher hatten die DRadios unterschiedliche Protection-Level, und das Domradio hatte Level 3.
Man kann das hören. Das Domradio neigt eher zum Blubbern als die anderen Programme (abhängig vom Standort und dem örtlichen Untergrund-Störpegel). Allerdings gibt es noch einen weiteren Effekt, der das eine oder andere Programm vergleichsweise stärker blubbern lässt, trotz gleichen Protection-Levels. Früher war das bei 1Live diggi an einzelnen Stellen im Bereich der Sender Köln und Bonn zu beobachten. Aktuell ist davon DRadio Wissen betroffen. Auf der A4 im Bereich Köln West / Frechen ist DRadio Wissen streckenweise nur mit kontinuierlichem leichten Blubbern zu empfangen. Beim DLF gibt es das nicht, trotz gleicher Bitrate und gleichen Protection-Levels. Bei 1Live diggi hing der Effekt davon ab, ob WDR-Event eingeschaltet war oder nicht (ohne WDR-Event: stärker gestört, mit WDR-Event: nicht merklich). Die Lage des Subchannel spielt offenbar eine Rolle. Früher lag 1Live diggi im oberen Drittel des zur Verfügung stehenden Bereichs, jetzt DRadio Wissen.

von Ingo-GL - am 27.10.2010 11:34
alqaszar: http://www.digitalradiotech.co.uk/dab/wasted_dab_multiplex_capacity.htm oder ein Tool auf http://mmbtools.crc.ca/content/view/22/45/ Vielleicht hilft dir das?

von andimik - am 27.10.2010 14:43
Zitat
Ingo-GL
... Allerdings gibt es noch einen weiteren Effekt, der das eine oder andere Programm vergleichsweise stärker blubbern lässt, trotz gleichen Protection-Levels. .... Die Lage des Subchannel spielt offenbar eine Rolle. Früher lag 1Live diggi im oberen Drittel des zur Verfügung stehenden Bereichs, jetzt DRadio Wissen.


Insgesamt gebe ich deinen Ausführungen bzgl. des PL recht.
Nur im oben zitierten Abschnitt kommst Du zu einer falschen Folgerung. Aufgrund des bei DAB eingesetzten Frequenzinterleavings welches über den gesamten Multiplex wirkt (siehe z.B. http://tech.ebu.ch/docs/techreview/trev_265-kozamernik.pdf Seite 5 Figure 1) liegt kein Subchannel irgendwo im oberen oder unteren Bereich. Sondern alles ist schön gleichmäßig im Frequenzblock verteilt.

Woher allerdings die von dir beschriebenen Effekte wirklich stammen kann ich mir im Moment auch nicht erklären. Dazu bin ich vermutlich nicht mehr tief genug im Thema drin :-(

von GerdG - am 27.10.2010 19:09
etwas OT meinerseits, aber ich freue mich darüber - endlich wieder mal einen technischen DAB Thread!

Das oben verlinkte EBU-Document ist wirklich eine sehr interessante Sache, vielen Dank.

Endlich wieder mal was aus den DAB-Anfangszeiten hervorgeholt, wo man sieht, wie und wo überall mit DAB experimentiert wurde.
Sehr interessant zu lesen, wo welche Sachen ausprobiert wurden z.B. Mexiko testete S-DAB, hätte ich nie und nimmer gedacht.
- oder: wieviel Leistung die ersten Empfangsgeräte für den Betrieb benötigen, man könnte noch viel aufzählen.


von drahtlos - am 27.10.2010 21:12
Zitat
Kozamernik (EBU)
The Eureka 147 DAB system is future-proof. Once the receiver has been purchased, it will not become obsolete as the digital technology develops, nor as new services and applications emerge.


Nun, das kam ja leider anders. Immerhin, Fehler sind da, um aus ihnen zu lernen. Genau das scheint man wohl jetzt geschafft zu haben.

Zurück zur Ausgangsfrage:

Bei DAB+ also ergibt sich eine Nettodatenrate, weil der RS-Fehlerschutz innerhalb der gesamten Datenrate liegen muss, um das System abwärtskompatibel zu halten und verschiedene Subchannels mit verschiedenen Parametern ausstrahlen zu können.

Bei DAB+ sind offenbar typische Bruttodatenraten 40 kbit/s und 72 kbit/s, welche bei DAB nicht genutzt werden und in den Übersichten (auch nicht in dem schönen MMB-Tool [Danke, andimik]) noch nicht auftauchen. Ausnahme: 40 kbit/s werden dort mit 30 CUs bei PL 3 angezeigt, wenn man EEP2 wählt. 72 kbit/s brutto müssten demnach bei PL 3 bei 52 CUs liegen, oder?

von Alqaszar - am 27.10.2010 22:47
Zitat
alqaszar
Bei DAB+ also ergibt sich eine Nettodatenrate, weil der RS-Fehlerschutz innerhalb der gesamten Datenrate liegen muss, um das System abwärtskompatibel zu halten und verschiedene Subchannels mit verschiedenen Parametern ausstrahlen zu können.

So ganz kann ich diese Formulierung nicht nachvollziehen. Ob das an der fortgeschrittenen Uhrzeit liegt?
In der Tabelle stehen die Bruttodatenraten denke ich, weil für den klassischen DAB-Modus kein RS verwendet wird.

Zitat
alqaszar
Bei DAB+ sind offenbar typische Bruttodatenraten 40 kbit/s und 72 kbit/s

Vermutlich sind das eher die Nettodatenraten, weil die AAC-Codecs mit 8 kbit/s Schritten arbeiten bei der Vorgabe der gewünschten Datenrate. Oder haben wir unterschiedliche Ansichten was Netto und Brutto bedeutet?

Zitat
alqaszar
72 kbit/s brutto müssten demnach bei PL 3 bei 52 CUs liegen, oder?

Also ausgehend von 72 kbit/s netto (in AAC) wären das mit RS + Füllbits 80 kbit/s brutto und damit 58 CU bei PL3.
40 kbit/s wären mit RS ca. 44 kbit/s was etwa 33 CU entsprechen würde bei PL3.

von Winnie2 - am 27.10.2010 23:35
Zitat
Ingo-GL
Zitat
Martyn136
Denn der Protection Level und die daraus resultierende Gesamtkapazität des Ensembles kann ja nur vom Ensemblebetreiber festlegen, nicht aber die einzelnen Programmanbieter.


Nein, das Protection-Level kann für jeden Subchannel unabhängig von den anderen festgelegt werden. Das ist hier anders als bei DVB-T.

Die DAB+-Radios melden die AAC-Datenrate, also die Nutzdatenrate nach Abzug der Daten für die RS-Fehlerkorrektur. Die Geräte mit einem Chipsatz von Radioscape melden hingegen die Bruttodatenrate des Sub-Channel.
Hatte ich nicht gewusst.

von Martyn136 - am 28.10.2010 00:34
Zitat
drahtlos
z.B. Mexiko testete S-DAB

Da gab es auch mal ein Video im Netz. Störungsfreier Satempfang mit einer 16V Antenne. Sogar als das Fahrzeug durch eine Stadt (mit normal hohen Häusern) gefahren ist. Ich vermute das der Satellit sehr hoch am Himmel gestanden haben muss.

von Spacelab - am 28.10.2010 07:08
Der Satellit Solidaridad 2 war das:

http://www.bbc.co.uk/rd/pubs/reports/1996-05.pdf
http://tech.ebu.ch/docs/techreview/trev_278-evans.pdf

von andimik - am 28.10.2010 08:02
Mögliche Datenraten und Subchannel-Größen bei Equal-Error-Protection:

Quelle: ETSI EN 300 401, Kapitel 6.2.1


Table 7: Sub-channel size for data at different coding rates, as a function of the data rate 8 n kbit/s (where n is an integer ≥ 1)

Protection level 1-A 2-A 3-A 4-A
Convolutional coding rate 1/4 3/8 1/2 3/4
Sub-channel size (CUs) 12n 8n 6n 4n

Table 7 shows the number CUs required for all permissible data rates, in multiples of 8 kbit/s, for the four protection levels defined.


Table 8: Sub-channel size for data at different coding rates, as a function of the data rate 32 n kbit/s (where n is an integer ≥ 1)
Protection level 1-B 2-B 3-B 4-B
Convolutional coding rate 4/9 4/7 4/6 4/5
Sub-channel size (CUs) 27n 21n 18n 15n

Table 8 shows the number of CUs required for all permissible data rates, in multiples of 32 kbit/s, for the four protection levels defined.



Die AAC-Datenrate beträgt ca. 91,1 % der Subchannel-Datenrate.
Das Verhältnis Subchannel-Datenrate zu AAC-Datenrate ist entsprechend 1,097.

von Ingo-GL - am 28.10.2010 13:23
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